WO2023277726A1 - System and method for controlling resource consumption - Google Patents

System and method for controlling resource consumption Download PDF

Info

Publication number
WO2023277726A1
WO2023277726A1 PCT/RU2021/000517 RU2021000517W WO2023277726A1 WO 2023277726 A1 WO2023277726 A1 WO 2023277726A1 RU 2021000517 W RU2021000517 W RU 2021000517W WO 2023277726 A1 WO2023277726 A1 WO 2023277726A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
unit
resource consumption
server
data
consumption management
Prior art date
Application number
PCT/RU2021/000517
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Ирина Львовна КЛАВСУЦ
Александр Игоревич ДВОРЦЕВОЙ
Дмитрий Александрович Клавсуц
Александр Борисович КЛАВСУЦ
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Авэк"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2021119294A external-priority patent/RU2021119294A/en
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Авэк" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Авэк"
Publication of WO2023277726A1 publication Critical patent/WO2023277726A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
    • G06F1/32—Means for saving power
    • G06F1/3203—Power management, i.e. event-based initiation of a power-saving mode
    • G06F1/3206—Monitoring of events, devices or parameters that trigger a change in power modality
    • G06F1/3209—Monitoring remote activity, e.g. over telephone lines or network connections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/10—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers
    • H02M5/12—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers for conversion of voltage or current amplitude only

Definitions

  • the present invention relates to intelligent units as part of an electricity consumption control device, including normalizers, which are configured to manage resource consumption, namely, collecting data from metering devices and adjusting the operating modes of connected equipment.
  • intelligent blocks it is possible to organize remote monitoring of the parameters of the power consumption control device and connected additional equipment, as well as to carry out a feedback effect on them.
  • This device can be used in enterprises in order to optimize the operation of the enterprise's technological processes.
  • the intelligent unit as part of the power consumption control device is a device with modules for input and output of digital and analog data and modules for receiving and transmitting data over the Internet or a local area network of an enterprise.
  • Various metering devices and primary measuring transducers are connected to the input modules, and actuators are connected to the output modules to adjust the operation of the equipment. Correction of operating modes can also be carried out by changing the corresponding weighting factors in control algorithms that are implemented on the basis of industrial logic controllers.
  • the communication of such intelligent blocks with the server using modules for receiving and transmitting data allows you to quickly exchange data between normalizers, information systems of enterprises and resource-supplying organizations. This allows you to reduce the cost of operational data collection and analysis of the state of the enterprise's technological processes.
  • devices capable of adjusting the AC voltage are usually used. Some of these devices are connected externally, for example, regulators, stabilizers, optimizers, etc., and some can be located both outside the system and in it, including normalizers.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) smart homes to manage the consumption of electricity and other resources.
  • GB2521599A (publ. 07/01/2015; IPC: H04M 5/12; H01F 27/42; H01F 29/02; H01F 29/04) describes an electrical transformer device comprising a first transformer for converting a high voltage input into a low voltage output and a second transformer for receiving the low voltage output and adjusting the system output voltage.
  • the device interface allows you to connect a control circuit to the device to control the output signal of the device.
  • the first transformer and the second transformer are contained in the first housing and connected in series.
  • the first disadvantage of this invention is that the transformer is located in a separate housing from the intelligent unit. This greatly increases the size of the system. Also, this invention does not provide for the possibility of feedback from the server.
  • Their communication block can only transmit data to the server, but cannot receive data from the server for further execution of commands received by the server. That is, the control must be carried out manually.
  • the server is intended only for storing data and does not have the ability to process it. In this regard, the data received from the communication unit also has to be processed manually.
  • IPC H02M 5/12
  • IPC AC voltage normalizer containing input and output terminals, a transformer with primary and secondary windings, the latter is connected by the first output to the first input terminal, and by the second output to the first output terminal, four switches connected in a bridge circuit , the primary winding of the transformer is connected to the first diagonal of the bridge circuit, one of the conclusions of the second diagonal of the bridge circuit is connected to the second input terminal, which is also connected to the second output terminal.
  • the normalizer is equipped with a current limiting unit with a bypass switch, two hysteresis units and a control unit, the second output of the bridge diagonal is connected to the first input terminal through the current limiting unit, in parallel with which the bypass switch of the current limiting unit is connected, the outputs of the hysteresis units are connected to the input of the control unit , and the outputs of the control unit are connected to the control inputs of the switches.
  • the difference of this invention is that it has only one intelligent unit connected to it, which is the normalizer control unit, however, it does not have a connection to the communication unit and modem.
  • a communication box is provided,
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) connecting them with a modem to gain access to the data collection and processing server, which allows you to reduce the cost of supporting the relevant infrastructure (specialists, software and hardware systems), reduce the risk of data loss, reduce the cost and time of introducing new technologies and perform diagnostics of technological processes is carried out in automatic mode. Also, the described invention does not mention the possibility of placing the transformer in the same housing with an intelligent unit.
  • Patent application WO2014027198A1 (publ. 02/20/2014; G01R 21/133; G01R 22/10; G01R 29/20; H01F 27/42; H02J 3/18; H02M 5/257) describes a method for determining the reduction in energy consumption and /or energy savings resulting from the use of a voltage regulation device.
  • the method includes calculating the power reduction and/or energy savings resulting from the use of a voltage regulation device that includes a transformer comprising a primary and a secondary winding.
  • Calculation of energy saving and/or power reduction includes determining the power induced in the primary winding by the secondary winding based on the current of the primary winding and the voltage on the primary winding, and adjusting the power based on the number of turns in the primary winding and the number of revolutions in the second winding or depending on the voltage on the primary winding primary winding and voltage on the second winding.
  • the method comprises storing and/or displaying power reduction and/or energy savings.
  • the disadvantage of this invention is that the described transformer cannot be placed in the same housing with an intelligent unit. This greatly increases the size of the system.
  • US9220068B2 (published 12/22/2015; IPC: H04M 3/00; H04W 52/02) describes a method, apparatus, and communication terminal for reducing the power consumption of a communication terminal and increasing latency by reducing the number of wake-up periods of a communication terminal in waiting state.
  • the method includes: obtaining a usage time of each communication terminal function in one sampling cycle; performing a statistics algorithm on the use time of each function of the communication terminal to separately obtain the duration of frequent use of each function of the communication terminal in a sampling cycle; and, accordingly, activating each function of the communication terminal at the time of frequent use of each function.
  • the patent deals with energy-saving algorithms when collecting data from sensors, as it considers battery-operated devices.
  • the disadvantage of this invention is that the described transformer cannot be placed in the same housing with
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) smart block. This greatly increases the size of the system.
  • the solution proposed by them is also relevant only if it is impossible to place the transformer in a single housing with an intelligent unit.
  • Patent RU2605578C1 (publ. Dec. 20, 2016; IPC: G05B 15/00) describes a group of inventions related to a method and devices for controlling and using when controlling an intelligent device.
  • information about the state parameter is obtained from the first smart appliance to decide whether or not to initialize the predefined scenario mode to perform certain actions, and if the decision is positive, the corresponding control instruction about the positive decision is sent through the user account to the second smart appliance that executes it. in a certain way.
  • the device for controlling an intelligent device contains a module for obtaining information about a state parameter, a module for initiating a scenario mode, a module for sending a control instruction.
  • the device for use in controlling an intelligent device comprises a processing device, a storage device for storing instructions executable by the processing device.
  • the control of the intelligent unit is implemented based on scenarios.
  • This smart box does not provide control scenarios.
  • Control algorithms have already been implemented at the enterprise in the automated process control system, if available.
  • the intelligent unit only corrects the operation if necessary.
  • the adjustment is carried out on the basis of previously collected data on the technological process. With this data, it is possible to determine whether the current technological process is optimal or not. In this regard, adding scripts in this case is redundant.
  • the power consumption control system and method according to the present invention is more flexible.
  • the disadvantage of this invention is that the described transformer cannot be placed in the same housing with an intelligent unit. This greatly increases the size of the system.
  • Patent WO2013049268A1 (publ. 04/04/2013; IPC: F24F 11/00) proposes a method performed by a controller to improve energy efficiency in a heating, ventilation and air conditioning (HVAC) system.
  • the method includes operation in ventilation mode.
  • the temperature of the zone and the condition of the outside air in the building are monitored. Determination is made as to whether to switch from ventilation mode to economy mode based on the first set value
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) zone temperature and based on outside air conditions.
  • the first setpoint is determined based on the second temperature setpoint, which is different from the first setpoint. Based on the second setpoint, it is determined whether to activate the HVAC system.
  • the first disadvantage of this invention is that the described intelligent unit does not improve the power quality, but only decides to switch or not to switch to economy mode, depending on a number of parameters.
  • the second disadvantage of this invention is that the described transformer cannot be placed in the same housing with an intelligent unit. This greatly increases the size of the system.
  • This task is achieved due to such a technical result as the elimination of failures in the operation of any equipment and manufacturing defects associated with power surges in the network, an increase in the service life of the equipment, the calculation of technical and economic indicators, the analysis of the environmental impact, the calculation of the economical operation of the equipment and introduction of new technologies, remote diagnostics of equipment, database formation, identification of factors that reduce and / or increase energy efficiency, significant savings in electricity consumption, short payback period, as well as compactness of the system due to the possibility of placing an electricity consumption control device in one housing with intelligent blocks thanks to: a. the use of an electricity consumption management device that can be placed in a single housing with intelligent blocks;
  • B collection of data from primary metering devices for resource consumption (electricity, heat, water, gas) in buildings and structures, as well as technological processes of the enterprise; c. transfer of collected data via digital communication channels to a data center based on enterprise computing resources or cloud technologies; d. providing feedback with the dispatching systems of resource-supplying organizations with the possibility of remote control of the actuators of regulatory systems, i.e. automation of control systems of executive mechanisms.
  • a resource consumption management system containing a device for managing the consumption of electricity, including electricity, and an intelligent unit, including a control unit, an indication unit and a communication unit, configured to communicate with the server, and the display module is connected to the unit control, and the control unit is connected to the communication unit, and the intelligent unit and the power consumption control device are placed in the same housing.
  • the main property of the power consumption management device is the improvement of standardized power quality parameters, which allows it to become the basis for the implementation of resource consumption management functions.
  • resources are understood as electricity, heat, gas, cold water, hot water, etc.
  • the power management device is configured in such a way that it allows the intelligent units to be placed in the same housing as the power consumption management device.
  • the control unit is necessary for the control of the energy management device, as well as for its correct and efficient operation.
  • the display unit is also necessary for the correct operation of the electricity consumption control device, in particular, it displays the parameters of the electrical network for each phase.
  • the communication unit is required for communication of the power quality control device and other intelligent units with the server and exchanging data with it. The fact that the intelligent unit and the power management device are placed in the same housing is necessary to ensure the compactness of the system.
  • the power consumption control device may include at least one AC power source, at least one output load, and a power circuit comprising a transformer with a primary and a secondary winding, the secondary winding being connected in series with the power source and the output load, and the primary the winding is connected to the power source in such a way that the primary winding and the secondary winding have opposite polarities.
  • the smart box can include an interface box allows you to connect various devices, such as metering devices, via open interfaces, for example, R-485.
  • the intelligent unit may include a relay unit and/or a triac unit allows you to work out control actions on technological processes that depend on the resource consumption management system.
  • the intelligent unit can include an input unit for analog and digital signals allows you to collect data from primary metering devices such as temperature, pressure, resource consumption, etc. sensors.
  • the interface unit is connected to at least one metering device, which can be a heat meter and / or an electric meter and / or a gas meter and / or a cold water meter and / or a hot water meter, allows the resource management system receive from them information about the consumption of resources during the ongoing technological process.
  • the interface unit can be connected to an automated process control system allows signals from the resource management system to be transmitted to the main process control and process protection functions.
  • the relay unit can be connected to at least one discrete sensor, which can be level sensors and / or pressure sensors and / or temperature sensors and / or flow sensors, allows you to obtain additional information about the ongoing technological process in order to analyze and further adjust the operation of the system.
  • the simister block can be connected to at least one actuator, which can be used as compression equipment and / or pumping equipment and / or electric heaters and / or electric motors, allows direct control of technological processes in order to adjust resource consumption.
  • analog and digital signal input unit can be connected to at least one analog and/or digital sensor, which can be a temperature sensor and/or a level sensor and/or a flow sensor and/or a pressure sensor, allows you to collect data from primary metering devices in order to further adjust the quality of resource consumption.
  • analog and/or digital sensor which can be a temperature sensor and/or a level sensor and/or a flow sensor and/or a pressure sensor
  • the claimed technical result is achieved thanks to the resource consumption management method, according to which the alternating voltage is normalized using the power consumption management device, at least one block contained in the intelligent block is polled, a data packet is formed received from at least one block contained in
  • SUBSTITUTE SHEET intelligent unit, to be sent to the server, exchange data with the server using the communication unit and execute commands using the server.
  • the AC voltage normalization stage is necessary to correct the AC voltage supplied to the control devices in accordance with GOST in order to ensure the reliability and safety of the equipment.
  • the block polling stage is necessary to receive feedback from the resource consumption management system in order to adjust the system and technological processes.
  • the stage of generating a data packet for sending to the server is necessary for interpreting the received data in a form suitable for the server.
  • the stage of data exchange with the server is necessary for sending feedback to the server, as well as receiving commands from the server.
  • the command execution stage is necessary to adjust the operation of the resource consumption management system and technological processes.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) [00028] That at the stage of executing commands can process the data packet and execute the command contained in the processed data packet, allows the server to control each of the components of the resource consumption management system.
  • FIG. 1A shows a resource consumption management system.
  • FIG. 1B shows a resource consumption management system with additional elements.
  • FIG. 2 shows a power consumption control device included in a resource consumption management system.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a resource consumption control method.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a sub-step of polling at least one of the blocks included in the resource consumption control system.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a sub-step of generating data to be sent.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a sub-step of communicating with a data collection and processing server.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a sub-step of executing instructions.
  • FIG. 1A is a schematic view of a resource consumption management system.
  • the resource management system includes the power consumption management device 100 and the intelligent unit housed in the same housing.
  • the intelligent unit includes a communication unit 200, a control unit 300 and an indication unit 400.
  • the power consumption control device 100 is connected to the intelligent unit
  • the communication unit 200 is connected to the control unit 300 and is configured to communicate with the server.
  • the control unit 300 is connected to the display unit 400.
  • control unit 300 is required to correct the operation of the energy management device 100, and the display unit 300 displays the most important parameters of the resource management system.
  • the communication unit 200 is necessary for exchanging data on the operation of the system with the server, as well as for receiving commands from the server. It can be connected to a modem to communicate with a server. Using a modem that supports GSM, LPWAN and WAN communication standards, information is transmitted via secure wireless communication channels to the data collection and processing server. It also communicates with the control unit 300.
  • the communication unit can also be additionally connected, according to FIG. 1B, interface block 500, relay block 600, triac block 700 and analog and digital signal input block 800.
  • interface block 500 When connecting the interface block 500 to the communication block 200, it becomes additionally possible to connect various devices, for example, metering devices 501 and automated process control systems (APCS) 502 via open interfaces, for example R-485.
  • metering devices 501 As metering devices 501, an electric meter and/or a heat meter and/or a gas meter and/or a cold water meter and/or a hot water meter can be connected.
  • APCS automated process control systems
  • the relay unit 600 can be connected to at least one discrete sensor 601, which can be level sensors and/or pressure sensors and/or temperature sensors and/or flow sensors.
  • At least one actuator 701 can be connected to the triac unit 700, which can be compression equipment and/or pumping equipment and/or electric heaters and/or electric motors.
  • an analog and digital data input unit 800 can be connected to the communication unit, which allows you to collect data from primary metering devices. To do this, the analog and digital data input unit 800 must also be connected to at least one analog and/or digital sensor 801, such as a temperature sensor and/or a level sensor and/or a flow sensor and/or a pressure sensor.
  • the communication unit 200 can communicate with each of the units connected to it.
  • communication unit 200 may collect data from interface unit 500, relay unit 600, and analog and digital data input unit 800 to send indicators, sensors and/or meters connected to them (501, 502, 601, 801) to a server, as well as with a block of simisters 700, for sending commands to actuators 701.
  • the power management device 100 is configured so that it can be housed in the same housing as the smart box without interfering with the resource management system.
  • Resources in this case means, first of all, electricity, but also gas, cold water, hot water and other resources used to implement technological processes at the enterprise.
  • the power consumption control device 100 may be AC voltage regulators, optimizers, stabilizers and/or normalizers.
  • the most preferred embodiment of the present invention is the use of an AC voltage normalizer as a power consumption control device 100.
  • An AC voltage normalizer is an electrical device based on the principle of autotransformer regulation, the main function of which is to ensure the normalization process of electrical power parameters on the consumer side.
  • the process of normalization means the process of electromagnetic influence on the phase flows of electric power coming from the supply network, as a result of which the electric consumer is provided with electric power with specified parameters. Normalizers are not
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) set the set value of the electric current/voltage, and correct it in such a way that it is in the range allowed by GOST.
  • An indirect analogue to the AC voltage normalizer is the AC voltage stabilizer, however, they have a number of fundamental differences. Firstly, the power of power electromagnetic converters stabilizers is 100% of the rated power of the connected load, while in the normalizer it is no more than 10%. Based on this, the overall and mass parameters of the normalizer are 5-10 times smaller than those of its indirect counterpart. Secondly, the efficiency of the stabilizer does not exceed 96%, while that of the normalizer is at least 99.7%. Thirdly, the internal circuitry normalizer is an effective passive "L" - shaped filter of higher harmonics generated in the load and brought from the power supply network. Stabilizers, in turn, on a power semiconductor basis are a source of higher harmonics.
  • the normalizer has a linear current-voltage characteristic over the entire power range, while autotransformer-type stabilizers have a current-voltage characteristic with a clear non-linearity section.
  • the main difference between a normalizer and an autotransformer type stabilizer is the absence of power switching in the process of regulating the output parameters of the normalizer. This makes it possible to exclude climatic elements in the process of regulating the parameters of the normalizer, which leads to an increase in its resource characteristics, as well as reliability.
  • a great advantage of the normalizer is that its electromagnetic indifference ensures full electromagnetic compatibility with any type of electronic components, that is, it makes it possible to place them in a single shell with the normalizer without the appearance of negative factors affecting the functioning of the latter.
  • the power consumption control device 100 may be arranged in any manner. For example, using input and output terminals, a transformer with primary and secondary windings. The last of the windings can be connected with one of the leads to the first input terminal, and the other to the first output terminal. It can also contain four switches connected in a bridge circuit, in the first diagonal of which the primary winding of the transformer is connected, and one of the conclusions of the second diagonal is connected to the second input terminal, which is also connected to the second output terminal.
  • the most preferred option which further affects the technical result, is the power consumption control device 100 shown in Fig.2.
  • FIG. 2 shows a schematic view of the power consumption control device 100.
  • the power consumption control device 100 includes at least one AC power supply 101, at least one output load 102 and a power circuit 103 containing a transformer 104 with primary 106 and secondary 105 windings, and secondary winding 105 is connected in series with power supply 101 and output load 102, and primary winding 106 is connected with power supply 101 such that primary winding 106 and secondary winding 105 have opposite polarities.
  • the plant's process control equipment, i. actuators 701 namely compression equipment and/or pumping equipment and/or electric heaters and/or electric motors.
  • This configuration of the power consumption control device 100 ensures the elimination of failures in the operation of any equipment and manufacturing defects associated with surges in the network, an increase in the service life of the equipment, significant savings in electricity consumption, a high payback period, as well as a compact system due to the possibility of accommodating the power consumption control device. 100 in one housing with an intelligent unit.
  • the resource consumption management system operates as follows, according to the resource consumption management method as shown in FIG. 3.
  • the power consumption control device 100 normalizes the AC voltage supplied to all items of equipment.
  • the communication unit 200 polls at least one of the units connected to it, and then generates data to send to the server. Thereafter, the communication unit 200 and the server exchange data packets. Next, the commands sent by the server to the communication unit 200 are executed.
  • the power consumption management device 100 manages the consumption of electricity, and, together with the intelligent unit, also manages other resources, such as gas, cold water, hot water, etc.
  • the block polling step may be performed as follows.
  • the communication unit 200 may interrogate the control unit 300, the interface unit 500, the relay unit 600, the triac unit 700, and/or the analog and digital signal input unit 800.
  • the interrogation of the interface unit 500 implies the interrogation of at least one metering device 501 and/or process control system 502.
  • the polling stage itself begins with the step of attempting to establish communication with the block. In case the connection is not established, the communication unit 200 tries again to establish a connection, and
  • the communication unit 200 receives the data from the unit and assigns it a timestamp corresponding to the time the communication unit 200 received the data from the unit.
  • the step of generating a data packet to be sent to the server may be carried out as follows. At the stage of generating a data packet to be sent to the server, according to FIG. 5, using the communication unit 200, first a packet is created to send data, then data is added there from the control unit 300 and/or interface unit 500 and/or relay unit 600 and/or triac unit 700 and/or analog and digital signal input unit 800 .
  • the generated data packet is first encrypted. After that, the package is added to the queue for sending.
  • the communication unit 200 establishes communication with the server. In case the connection has not been established, the communication unit 200 re-attempts to establish a connection with the server. If the connection with the server is successfully established, data packets are sent from the queue for sending. Meanwhile, if sending a packet from the send queue fails, the communication unit 200 tries to send the data packet again. When all packets in the send queue have been sent, the communication unit 200 requests a data packet from the server. In case the packet has not been received, the communication unit 200 re-requests the packet from the server.
  • a data packet is received from the server, the data packet is decrypted, and then the packet is added to the queue for data processing.
  • This embodiment of data exchange with the server is the most preferred. At the same time, it may skip the steps of encrypting and decrypting data packets, however, with them, the data exchange between the server and the communication unit 200 is more secure. The stage at which the queue for sending is formed can also be skipped. Packets can be sent to the server immediately after formation, however, this will be more resource intensive, because. the communication unit 200 will need to constantly communicate with the server.
  • the step of executing commands is as follows, as shown in FIG. 7. Continuously process data packets received from the server. At the same time, if during the processing of the package a command was received to update the keys of the simisters, the keys of the simisters are updated. If a command to update the settings has been received, update the settings. If a command was received to update the values of the APCS tags, then the tag values are updated. After the execution of all commands, the processing of the data packet is completed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

The claimed invention relates to systems and methods for controlling the consumption of resources. The proposed system and method can be used in businesses in order to organize remote monitoring of the parameters of connected equipment, as well as to carry out a feedback action on said equipment. The system for controlling resource consumption contains a device for controlling electrical energy consumption, and a smart unit, which are disposed inside a single housing. The smart unit comprises a display unit, a communication unit, and a control unit. The communication unit and the display unit are connected to the control unit, and the communication unit is configured for connection to a server. According to the method for controlling resource consumption, an alternating voltage is normalized by the device for controlling electrical energy consumption. Then at least one unit contained in the smart unit is interrogated. Next, a data packet is generated for sending to the server, and data is exchanged with the server. Finally, commands received from the server are carried out. The technical result consists in preventing outages caused by network voltage surges, increasing the service life of equipment, allowing the remote diagnosis of equipment, and also providing a compact system.

Description

СИСТЕМА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОТРЕБЛЕНИЕМ РЕСУРСОВ SYSTEM AND METHOD OF RESOURCE CONSUMPTION MANAGEMENT
Область техники Technical field
[0001] Настоящее изобретение относится к интеллектуальным блокам в составе устройства управления потреблением электроэнергии, в том числе нормализаторов, которые выполнены с возможностью управления потреблением ресурсов, а именно сбора данных с приборов учета и корректировки режимов работы подключенного оборудования. С помощью интеллектуальных блоков возможно организовать удаленный мониторинг параметров устройства управления потреблением электроэнергии и подключенного дополнительного оборудования, а также осуществлять обратное воздействие на них. Данное устройство может использоваться на предприятиях с целью оптимизации работы технологических процессов предприятия. [0001] The present invention relates to intelligent units as part of an electricity consumption control device, including normalizers, which are configured to manage resource consumption, namely, collecting data from metering devices and adjusting the operating modes of connected equipment. With the help of intelligent blocks, it is possible to organize remote monitoring of the parameters of the power consumption control device and connected additional equipment, as well as to carry out a feedback effect on them. This device can be used in enterprises in order to optimize the operation of the enterprise's technological processes.
Уровень техники State of the art
[0002] Интеллектуальный блок в составе устройства управления потреблением электроэнергии является устройством с модулями ввода и вывода цифровых и аналоговых данных и модулями приема и передачи данных по сети интернет или локальной вычислительной сети предприятия. К модулям ввода подключаются различные приборы учета и первичные измерительные преобразователи, а к модулям вывода подключаются исполнительные механизмы для корректировки работы оборудования. Корректировка режимов работы может также осуществляться за счет изменения соответствующих весовых коэффициентов в алгоритмах управления, которые реализованы на базе промышленных логических контроллеров. Сообщение таких интеллектуальных блоков с сервером при помощи модулей приема и передачи данных позволяет оперативно обмениваться данными между нормализаторами, информационными системами предприятий и ресурсоснабжающими организациями. Это позволяет сократить издержки на оперативный сбор данных и анализ состояния технологических процессов предприятия. В качестве устройства управления потреблением электроэнергии в таких системах обычно используют устройства, способные осуществлять корректировку переменного напряжения. Некоторые из таких устройств подключаются внешне, например, регуляторы, стабилизаторы, оптимизаторы и т.д., а некоторые - могут располагаться как вне системы, так и в ней, в том числе нормализаторы. [0002] The intelligent unit as part of the power consumption control device is a device with modules for input and output of digital and analog data and modules for receiving and transmitting data over the Internet or a local area network of an enterprise. Various metering devices and primary measuring transducers are connected to the input modules, and actuators are connected to the output modules to adjust the operation of the equipment. Correction of operating modes can also be carried out by changing the corresponding weighting factors in control algorithms that are implemented on the basis of industrial logic controllers. The communication of such intelligent blocks with the server using modules for receiving and transmitting data allows you to quickly exchange data between normalizers, information systems of enterprises and resource-supplying organizations. This allows you to reduce the cost of operational data collection and analysis of the state of the enterprise's technological processes. As a power consumption control device in such systems, devices capable of adjusting the AC voltage are usually used. Some of these devices are connected externally, for example, regulators, stabilizers, optimizers, etc., and some can be located both outside the system and in it, including normalizers.
[0003] Подключение интеллектуальных блоков к устройствам управления потреблением электроэнергии позволяет подключать их к технологическим системам предприятий и [0003] Connecting smart units to energy management devices allows you to connect them to the technological systems of enterprises and
1 one
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) умным домам для обеспечения управления потреблением электроэнергии и других ресурсов. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) smart homes to manage the consumption of electricity and other resources.
[0004] В патенте GB2521599A (опубл. 01.07.2015; МПК: Н04М 5/12; H01F 27/42; H01F 29/02; H01F 29/04) описывается устройство с электрическим трансформатором, содержащее первый трансформатор для преобразования входа высокого напряжения в выход низкого напряжения и второй трансформатор для приема выхода низкого напряжения и регулировки выходного напряжения системы. Интерфейс устройства позволяет подключать схему управления к устройству для контроля выходного сигнала устройства. Первый трансформатор и второй трансформатор содержатся в первом корпусе и соединены последовательно. Первым недостатком данного изобретения является то, что трансформатор размещен в отдельном корпусе от интеллектуального блока. Это значительно увеличивает габариты системы. Также в данном изобретении не предусмотрена возможность обратной связи от сервера. Блок связи у них может только передавать данные на сервер, но не может получать данные от сервера для дальнейшего исполнения команд, полученных сервера. То есть, управления приходится осуществлять вручную. Более того, сервер предназначен только для хранения данных и не имеет возможности их обрабатывать. В связи с этим, полученные от блока связи данные также приходится обрабатывать вручную. [0004] GB2521599A (publ. 07/01/2015; IPC: H04M 5/12; H01F 27/42; H01F 29/02; H01F 29/04) describes an electrical transformer device comprising a first transformer for converting a high voltage input into a low voltage output and a second transformer for receiving the low voltage output and adjusting the system output voltage. The device interface allows you to connect a control circuit to the device to control the output signal of the device. The first transformer and the second transformer are contained in the first housing and connected in series. The first disadvantage of this invention is that the transformer is located in a separate housing from the intelligent unit. This greatly increases the size of the system. Also, this invention does not provide for the possibility of feedback from the server. Their communication block can only transmit data to the server, but cannot receive data from the server for further execution of commands received by the server. That is, the control must be carried out manually. Moreover, the server is intended only for storing data and does not have the ability to process it. In this regard, the data received from the communication unit also has to be processed manually.
[0005] Наиболее близким аналогом является патент RU2618115C1 (опубл. 05.05.2017;[0005] The closest analogue is patent RU2618115C1 (publ. 05.05.2017;
МПК: Н02М 5/12), описывающий нормализатор переменного напряжения, содержащий входные и выходные клеммы, трансформатор с первичной и вторичной обмотками, последняя подключена первым выводом к первой входной клемме, а вторым выводом к первой выходной клемме, четыре коммутатора, соединенных по мостовой схеме, в первую диагональ мостовой схемы включена первичная обмотка трансформатора, один из выводов второй диагонали мостовой схемы подключен к второй входной клемме, которая также подключена к второй выходной клемме. Согласно предлагаемому изобретению нормализатор снабжен блоком ограничения тока с коммутатором шунтирования, двумя блоками гистерезиса и блоком управления, второй вывод диагонали моста подключен к первой входной клемме через блок ограничения тока, параллельно которому включен коммутатор шунтирования блока ограничения тока, к входу блока управления подключены выходы блоков гистерезиса, а выходы блока управления подключены к входам управления коммутаторами. Отличием данного изобретения является то, что к у него подключен только один интеллектуальный блок, который является блоком управления нормализатором, однако, в нем отсутствует подключение к блоку связи и модему. В настоящей системе с интеллектуальными блоками предусмотрен блок связи, IPC: H02M 5/12), which describes an AC voltage normalizer containing input and output terminals, a transformer with primary and secondary windings, the latter is connected by the first output to the first input terminal, and by the second output to the first output terminal, four switches connected in a bridge circuit , the primary winding of the transformer is connected to the first diagonal of the bridge circuit, one of the conclusions of the second diagonal of the bridge circuit is connected to the second input terminal, which is also connected to the second output terminal. According to the invention, the normalizer is equipped with a current limiting unit with a bypass switch, two hysteresis units and a control unit, the second output of the bridge diagonal is connected to the first input terminal through the current limiting unit, in parallel with which the bypass switch of the current limiting unit is connected, the outputs of the hysteresis units are connected to the input of the control unit , and the outputs of the control unit are connected to the control inputs of the switches. The difference of this invention is that it has only one intelligent unit connected to it, which is the normalizer control unit, however, it does not have a connection to the communication unit and modem. In this smart box system, a communication box is provided,
2 2
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) соединяющий их с модемом для получения доступа к серверу сбора и обработки данных, который позволяет снижать затраты на поддержку соответствующей инфраструктуры (специалисты, программно-технические комплексы), снижать риски потери данных, снижать стоимость и сроки внедрения новых технологий и выполнять диагностику технологических процессов выполняется в автоматическом режиме. Также в описанном изобретении не говорится о возможности размещения трансформатора в одном корпусе с интеллектуальным блоком. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) connecting them with a modem to gain access to the data collection and processing server, which allows you to reduce the cost of supporting the relevant infrastructure (specialists, software and hardware systems), reduce the risk of data loss, reduce the cost and time of introducing new technologies and perform diagnostics of technological processes is carried out in automatic mode. Also, the described invention does not mention the possibility of placing the transformer in the same housing with an intelligent unit.
[0006] В патентной заявке WO2014027198А1 (опубл. 20.02.2014; G01R 21/133; G01R 22/10; G01R 29/20; H01F 27/42; H02J 3/18; Н02М 5/257) описан способ определения снижения энергопотребления и/или экономии энергии, возникающих в результате использования устройства регулирования напряжения. Способ включает вычисление снижения мощности и/или экономии энергии в результате использования устройства регулирования напряжения, которое содержит трансформатор, содержащий первичную и вторичную обмотки. Расчет энергосбережения и/или снижения мощности включает определение мощности, индуцируемой в первичной обмотке вторичной обмоткой на основе тока первичной обмотки и напряжения на первичной обмотке, и регулировку мощности на основе количества витков в первичной обмотке и количества оборотов во второй обмотке или в зависимости от напряжения на первичной обмотке и напряжения на второй обмотке. Способ содержит сохранение и / или отображение снижения мощности и / или экономии энергии. Недостатком данного изобретения является то, что описанный трансформатор не имеет возможности размещения в одном корпусе с интеллектуальным блоком. Это значительно увеличивает габариты системы. [0006] Patent application WO2014027198A1 (publ. 02/20/2014; G01R 21/133; G01R 22/10; G01R 29/20; H01F 27/42; H02J 3/18; H02M 5/257) describes a method for determining the reduction in energy consumption and /or energy savings resulting from the use of a voltage regulation device. The method includes calculating the power reduction and/or energy savings resulting from the use of a voltage regulation device that includes a transformer comprising a primary and a secondary winding. Calculation of energy saving and/or power reduction includes determining the power induced in the primary winding by the secondary winding based on the current of the primary winding and the voltage on the primary winding, and adjusting the power based on the number of turns in the primary winding and the number of revolutions in the second winding or depending on the voltage on the primary winding primary winding and voltage on the second winding. The method comprises storing and/or displaying power reduction and/or energy savings. The disadvantage of this invention is that the described transformer cannot be placed in the same housing with an intelligent unit. This greatly increases the size of the system.
[0007] В патенте US9220068B2 (опубл. 22.12.2015; МПК: Н04М 3/00; H04W 52/02) описываются способ, устройство и терминал связи для снижения энергопотребления терминала связи и увеличения времени ожидания за счет уменьшения количества периодов пробуждения терминала связи в состоянии ожидания. Способ включает в себя: получение времени использования каждой функции терминала связи в одном цикле выборки; выполнение статистического алгоритма по времени использования каждой функции коммуникационного терминала для отдельного получения продолжительности частого использования каждой функции коммуникационного терминала в цикле выборки; и, соответственно, активацию каждой функции коммуникационного терминала во время частого использования каждой функции. В патенте рассматриваются алгоритмы энергосбережения при сборе данных с датчиков, так как рассматриваются приборы, работающие от аккумуляторной батареи. Недостатком данного изобретения является то, что описанный трансформатор не имеет возможности размещения в одном корпусе с з [0007] US9220068B2 (published 12/22/2015; IPC: H04M 3/00; H04W 52/02) describes a method, apparatus, and communication terminal for reducing the power consumption of a communication terminal and increasing latency by reducing the number of wake-up periods of a communication terminal in waiting state. The method includes: obtaining a usage time of each communication terminal function in one sampling cycle; performing a statistics algorithm on the use time of each function of the communication terminal to separately obtain the duration of frequent use of each function of the communication terminal in a sampling cycle; and, accordingly, activating each function of the communication terminal at the time of frequent use of each function. The patent deals with energy-saving algorithms when collecting data from sensors, as it considers battery-operated devices. The disadvantage of this invention is that the described transformer cannot be placed in the same housing with
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) интеллектуальным блоком. Это значительно увеличивает габариты системы. Решение, предложенное ими, также актуально только в случае невозможности размещения трансформатора в едином корпусе с интеллектуальным блоком. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) smart block. This greatly increases the size of the system. The solution proposed by them is also relevant only if it is impossible to place the transformer in a single housing with an intelligent unit.
[0008] В патенте RU2605578C1 (опубл. 20ю12.2016; МПК: G05B 15/00) описывается группа изобретений, относящаяся к способу и устройствам для управления и использования при управлении интеллектуальным прибором. Для управления интеллектуальным прибором получают информацию о параметре состояния от первого интеллектуального прибора для принятия решения инициализировать или нет предварительно заданный режим сценария для выполнения определенных действий и при положительном решении отправляют через учетную запись пользователя соответствующую управляющую инструкцию о положительном решении для второго интеллектуального прибора, который ее исполняет определенным образом. Устройство для управления интеллектуальным прибором содержит модуль получения информации о параметре состояния, модуль инициирования режима сценария, модуль отправки управляющей инструкции. Устройство для использования при управлении интеллектуальным прибором содержит обрабатывающее устройство, запоминающее устройство для хранения инструкций, исполняемых обрабатывающем устройством. В патенте управление интеллектуальным блоком реализовано на основе сценариев. В настоящем интеллектуальном блоке не предусмотрены сценарии управления. Алгоритмы управления уже реализованы на предприятии в АСУ ТП при его наличии. Интеллектуальный блок только корректирует работу при необходимости. Корректировка осуществляется на основе ранее собранных данных о технологическом процессе. С помощью этих данных можно определить является ли текущий технологический процесс оптимальным или нет. В связи с этим, добавление сценариев в данном случае является излишком. Более того, из-за отсутствия сценариев в работе, система и способ управления потреблением электроэнергии в соответствии с настоящим изобретением является более гибким. Также недостатком данного изобретения является то, что описанный трансформатор не имеет возможности размещения в одном корпусе с интеллектуальным блоком. Это значительно увеличивает габариты системы. [0008] Patent RU2605578C1 (publ. Dec. 20, 2016; IPC: G05B 15/00) describes a group of inventions related to a method and devices for controlling and using when controlling an intelligent device. To control the smart appliance, information about the state parameter is obtained from the first smart appliance to decide whether or not to initialize the predefined scenario mode to perform certain actions, and if the decision is positive, the corresponding control instruction about the positive decision is sent through the user account to the second smart appliance that executes it. in a certain way. The device for controlling an intelligent device contains a module for obtaining information about a state parameter, a module for initiating a scenario mode, a module for sending a control instruction. The device for use in controlling an intelligent device comprises a processing device, a storage device for storing instructions executable by the processing device. In the patent, the control of the intelligent unit is implemented based on scenarios. This smart box does not provide control scenarios. Control algorithms have already been implemented at the enterprise in the automated process control system, if available. The intelligent unit only corrects the operation if necessary. The adjustment is carried out on the basis of previously collected data on the technological process. With this data, it is possible to determine whether the current technological process is optimal or not. In this regard, adding scripts in this case is redundant. Moreover, due to the lack of scenarios in operation, the power consumption control system and method according to the present invention is more flexible. Also, the disadvantage of this invention is that the described transformer cannot be placed in the same housing with an intelligent unit. This greatly increases the size of the system.
[0009] В патенте WO2013049268A1 (опубл. 04.04.2013; МПК: F24F 11/00) предлагается метод, выполняемый контроллером для повышения энергоэффективности в системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). Способ включает работу в режиме вентиляции. Контролируется температура зоны и состояние наружного воздуха в здании. Определение выполняется относительно того, следует ли переключаться из режима вентиляции в режим экономии, на основании первого заданного значения[0009] Patent WO2013049268A1 (publ. 04/04/2013; IPC: F24F 11/00) proposes a method performed by a controller to improve energy efficiency in a heating, ventilation and air conditioning (HVAC) system. The method includes operation in ventilation mode. The temperature of the zone and the condition of the outside air in the building are monitored. Determination is made as to whether to switch from ventilation mode to economy mode based on the first set value
4 4
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) температуры зоны и на основании условий наружного воздуха. Первая уставка определяется на основе второй уставки температуры, которая отличается от первой уставки. На основании второй уставки определяется активировать ли систему HVAC. Первым недостатком данного изобретения является то, что описанный интеллектуальный блок не улучшает качество электроэнергии, а лишь решает переходить или не переходить в экономный режим в зависимости от ряда параметров. Вторым недостатком данного изобретения является то, что описанный трансформатор не имеет возможности размещения в одном корпусе с интеллектуальным блоком. Это значительно увеличивает габариты системы. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) zone temperature and based on outside air conditions. The first setpoint is determined based on the second temperature setpoint, which is different from the first setpoint. Based on the second setpoint, it is determined whether to activate the HVAC system. The first disadvantage of this invention is that the described intelligent unit does not improve the power quality, but only decides to switch or not to switch to economy mode, depending on a number of parameters. The second disadvantage of this invention is that the described transformer cannot be placed in the same housing with an intelligent unit. This greatly increases the size of the system.
Сущность изобретения The essence of the invention
[00010] Задачей настоящего изобретения является создание и разработка системы и способа управления потреблением ресурсов, обеспечивающих надежность работы, экономичность и компактность системы, а также длительный срок работы. [00010] It is an object of the present invention to provide and develop a resource consumption management system and method that ensures reliable operation, economy and compactness of the system, as well as a long service life.
[00011] Указанная задача достигается благодаря такому техническому результату, как исключение сбоев работы любого оборудования и производственного брака, связанного с бросками напряжения в сети, увеличение срока службы оборудования, расчет технико-экономических показателей, выполнение анализа воздействия на окружающую среду, расчет экономичной эксплуатации оборудования и внедрения новых технологий, удаленная диагностика оборудования, формирование базы данных, выявления факторов, снижающих и/или повышающих энергоэффективность, существенная экономия потребляемой электроэнергии, небольшой срок окупаемости, а также компактность системы за счет возможности размещения устройства управления потреблением электроэнергии в одном корпусе с интеллектуальными блоками, благодаря: a. использованию устройства управления потреблением электроэнергии, способного размещаться в едином корпусе с интеллектуальными блоками; [00011] This task is achieved due to such a technical result as the elimination of failures in the operation of any equipment and manufacturing defects associated with power surges in the network, an increase in the service life of the equipment, the calculation of technical and economic indicators, the analysis of the environmental impact, the calculation of the economical operation of the equipment and introduction of new technologies, remote diagnostics of equipment, database formation, identification of factors that reduce and / or increase energy efficiency, significant savings in electricity consumption, short payback period, as well as compactness of the system due to the possibility of placing an electricity consumption control device in one housing with intelligent blocks thanks to: a. the use of an electricity consumption management device that can be placed in a single housing with intelligent blocks;
B. сбору данных с первичных приборов учета потребления ресурсов (электроэнергии, тепловой энергии, воды, газа) в зданиях и сооружениях, а также технологических процессов предприятия; c. передаче собранных данных по цифровым каналам связи в ЦОД на базе вычислительных ресурсов предприятия или облачных технологий; d. обеспечению обратной связи с системами диспетчеризации ресурсоснабжающих организаций с возможностью дистанционного управления исполнительными устройствами регулирующих систем, т.е. автоматизации систем управления исполнительными механизмами. B. collection of data from primary metering devices for resource consumption (electricity, heat, water, gas) in buildings and structures, as well as technological processes of the enterprise; c. transfer of collected data via digital communication channels to a data center based on enterprise computing resources or cloud technologies; d. providing feedback with the dispatching systems of resource-supplying organizations with the possibility of remote control of the actuators of regulatory systems, i.e. automation of control systems of executive mechanisms.
5 five
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) [00012] Технические результат достигается благодаря системе управления потреблением ресурсов, содержащей устройство управления потреблением электроэнергии, в том числе электроэнергии, и интеллектуальный блок, включающий блок управления, блок индикации и блок связи, выполненный с возможностью связи с сервером, причем модуль индикации подключен к блоку управления, а блок управления подключен к блоку связи, причем интеллектуальный блок и устройство управления потреблением электроэнергии размещены в одном корпусе. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) [00012] The technical result is achieved thanks to a resource consumption management system containing a device for managing the consumption of electricity, including electricity, and an intelligent unit, including a control unit, an indication unit and a communication unit, configured to communicate with the server, and the display module is connected to the unit control, and the control unit is connected to the communication unit, and the intelligent unit and the power consumption control device are placed in the same housing.
[00013] При этом основное свойство устройства управления потреблением электроэнергии - улучшение стандартизированных параметров качества электроэнергии позволяет ему стать основой для осуществления функций управления потреблением ресурсов. При этом под ресурсами понимается электроэнергия, тепловая энергия, газ, холодная вода, горячая вода и т.д. Устройство управления потребления электроэнергии сконфигурировано таким образом, что позволяет размещать интеллектуальные блоки в одном корпусе с устройством управления потреблением электроэнергии. Блок управления необходим для осуществления управления устройством управления потреблением электроэнергии, а также для его корректной и эффективной работы. Блок индикации также необходим для корректной работы устройства управления потреблением электроэнергии, в частности, он отображает параметры электрической сети по каждой фазе. Блок связи необходим для связи устройства управления качества потребления электроэнергии и других интеллектуальных блоков с сервером и обмена с ним данными. То, что интеллектуальный блок и устройство управления потреблением электроэнергии размещены в одном корпусе необходимо для обеспечения компактности системы. [00013] At the same time, the main property of the power consumption management device is the improvement of standardized power quality parameters, which allows it to become the basis for the implementation of resource consumption management functions. At the same time, resources are understood as electricity, heat, gas, cold water, hot water, etc. The power management device is configured in such a way that it allows the intelligent units to be placed in the same housing as the power consumption management device. The control unit is necessary for the control of the energy management device, as well as for its correct and efficient operation. The display unit is also necessary for the correct operation of the electricity consumption control device, in particular, it displays the parameters of the electrical network for each phase. The communication unit is required for communication of the power quality control device and other intelligent units with the server and exchanging data with it. The fact that the intelligent unit and the power management device are placed in the same housing is necessary to ensure the compactness of the system.
[00014] Устройство управления потреблением электроэнергии может содержать по крайней мере один источник питания переменного напряжения, по крайней мере одну выходную нагрузку и силовую цепь, содержащую трансформатор с первичной и вторичной обмотками, причем вторичная обмотка соединена последовательно с источником питания и выходной нагрузкой, а первичная обмотка соединена с источником питания таким образом, что первичная обмотка и вторичная обмотка имеют противоположные полярности. Это позволяет повысить надежность работы системы за счет обеспечения возможности включения нагрузки в обход устройства при неисправностях в нем, ввести средства защиты от сверхтоков первичной обмотки трансформатора, а также усовершенствовать ряды узлов. [00014] The power consumption control device may include at least one AC power source, at least one output load, and a power circuit comprising a transformer with a primary and a secondary winding, the secondary winding being connected in series with the power source and the output load, and the primary the winding is connected to the power source in such a way that the primary winding and the secondary winding have opposite polarities. This makes it possible to increase the reliability of the system by providing the ability to turn on the load bypassing the device in case of malfunctions in it, to introduce means of protection against overcurrents of the primary winding of the transformer, and also to improve the number of nodes.
[00015] То, что интеллектуальный блок может включать интерфейсный блок, позволяет подключать различные устройства, такие как приборы учета, по открытым интерфейсам, например, R-485. [00015] The fact that the smart box can include an interface box allows you to connect various devices, such as metering devices, via open interfaces, for example, R-485.
6 6
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) [00016] To, что интеллектуальный блок может включать блок реле и/или блок симистров, позволяет отрабатывать управляющие воздействия на технологический процессы, зависящие от системы управления потреблением ресурсов. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) [00016] The fact that the intelligent unit may include a relay unit and/or a triac unit allows you to work out control actions on technological processes that depend on the resource consumption management system.
[00017] То, что интеллектуальный блок может включать блок ввода аналоговых и цифровых сигналов, позволяет собирать данные с первичных приборов учета таких, как датчики температуры, давления, расхода ресурсов и т.д. [00017] The fact that the intelligent unit can include an input unit for analog and digital signals allows you to collect data from primary metering devices such as temperature, pressure, resource consumption, etc. sensors.
[00018] То, что интерфейсный блок подключен к по крайней мере одному прибору учета, в качестве которого могут использоваться теплосчетчик и/или электросчетчик и/или счетчик газа и/или счетчик холодной воды и/или счетчик горячей воды, позволяет системе управления потреблением ресурсов получать с них информацию о потреблении ресурсов во время протекающего технологического процесса. [00018] The fact that the interface unit is connected to at least one metering device, which can be a heat meter and / or an electric meter and / or a gas meter and / or a cold water meter and / or a hot water meter, allows the resource management system receive from them information about the consumption of resources during the ongoing technological process.
[00019] То, что интерфейсный блок может быть подключен к автоматизированной системе управления технологическими процессами, позволяет передать сигналы от системы управления потреблением ресурсов в основные функции управления технологическими процессами и технологических защит. [00019] The fact that the interface unit can be connected to an automated process control system allows signals from the resource management system to be transmitted to the main process control and process protection functions.
[00020] То, что блок реле может быть подключен к по крайней мере одному дискретному датчику, в качестве которого могут быть использованы датчики уровня и/или датчики давления и/или датчики температуры и/или датчики расхода, позволяет получать дополнительную информацию о протекающем технологическом процессе с целью анализа и дальнейшей корректировки работы системы. [00020] The fact that the relay unit can be connected to at least one discrete sensor, which can be level sensors and / or pressure sensors and / or temperature sensors and / or flow sensors, allows you to obtain additional information about the ongoing technological process in order to analyze and further adjust the operation of the system.
[00021] То, что блок симистров может быть подключен к по крайней мере одному исполнительному механизму, в качестве которого могут использоваться компрессионное оборудование и/или насосное оборудование и/или электронагревательные приборы и/или электродвигатели, позволяет производить непосредственное управление технологическими процессами с целью корректировки потребления ресурсов. [00021] The fact that the simister block can be connected to at least one actuator, which can be used as compression equipment and / or pumping equipment and / or electric heaters and / or electric motors, allows direct control of technological processes in order to adjust resource consumption.
[00022] То, что блок ввода аналоговых и цифровых сигналов может быть подключен к по крайней мере одному аналоговому и/или цифровому датчику, в качестве которых могут использоваться датчик температуры и/или датчик уровня и/или датчик расхода и/или датчик давления, позволяет собирать данные с первичных приборов учета с целью дальнейшей корректировки качества потребления ресурсов. [00022] The fact that the analog and digital signal input unit can be connected to at least one analog and/or digital sensor, which can be a temperature sensor and/or a level sensor and/or a flow sensor and/or a pressure sensor, allows you to collect data from primary metering devices in order to further adjust the quality of resource consumption.
[00023] Заявленный технический результат в том числе достигается благодаря способу управления потреблением ресурсов, по которому нормализуют переменное напряжение при помощи устройства управления потреблением электроэнергии, опрашивают по крайней мере один блок, содержащийся в интеллектуальном блоке, формируют пакет данных, полученных от по крайней мере одного блока, содержащегося в[00023] The claimed technical result, among other things, is achieved thanks to the resource consumption management method, according to which the alternating voltage is normalized using the power consumption management device, at least one block contained in the intelligent block is polled, a data packet is formed received from at least one block contained in
7 7
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) интеллектуальном блоке, для отправки на сервер, обмениваются данными с сервером при помощи блока связи и выполняют команды при помощи сервера. При этом этап нормализации переменного напряжения необходим для корректировки поступающего на управляющие устройства переменного напряжения в соответствии с ГОСТ-ом в целях обеспечения надежности и безопасности работы оборудования. Этап опроса блоков необходим для получения обратной связи от системы управления потреблением ресурсов в целях корректировки работы системы и технологических процессов. Этап формирования пакета данных для отправки на сервер необходим для интерпретации полученных данных в подходящей для сервера форме. Этап обмена данных с сервером необходим для отправки на сервер обратной связи, а также получения команд от сервера. Этап выполнения команд необходим для корректировки работы системы управления потреблением ресурсов и технологических процессов. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) intelligent unit, to be sent to the server, exchange data with the server using the communication unit and execute commands using the server. At the same time, the AC voltage normalization stage is necessary to correct the AC voltage supplied to the control devices in accordance with GOST in order to ensure the reliability and safety of the equipment. The block polling stage is necessary to receive feedback from the resource consumption management system in order to adjust the system and technological processes. The stage of generating a data packet for sending to the server is necessary for interpreting the received data in a form suitable for the server. The stage of data exchange with the server is necessary for sending feedback to the server, as well as receiving commands from the server. The command execution stage is necessary to adjust the operation of the resource consumption management system and technological processes.
[00024] То, что на этапе опроса сначала могут инициировать соединение с блоком, а затем, в случае если соединение с блоком установлено, получать данные от блока и присваивать им метку времени, соответствующую времени, когда были получены данные от блока, позволяет отслеживать динамику изменения данных, получаемых от блока, а также структурировать полученные данные. [00024] The fact that at the polling stage they can first initiate a connection with the block, and then, if the connection to the block is established, receive data from the block and assign them a timestamp corresponding to the time when the data was received from the block, allows you to track the dynamics changing the data received from the block, as well as structuring the received data.
[00025] То, что на этапе опроса при помощи интерфейсного блока могут опрашивать по крайней мере один из приборов учета и/или автоматизированную систему управления технологическими процессами позволяет системе управления потреблением ресурсов получать с них информацию о потреблении ресурсов во время протекающего технологического процесса. [00025] The fact that at least one of the metering devices and / or an automated process control system can be polled at the polling stage using the interface unit allows the resource consumption management system to receive information from them about the consumption of resources during the ongoing process.
[00026] То, что на этапе формирования данных могут создавать пакет для отправки данных и добавлять в пакет данные, полученные от по крайней мере одного блока, содержащегося в интеллектуальном блоке, позволяет в дальнейшей передавать на сервер совокупность всех данных, полученных с блоков. [00026] The fact that at the stage of data generation can create a packet for sending data and add to the packet data received from at least one block contained in an intelligent block, allows further transmission to the server of the totality of all data received from the blocks.
[00027] То, что на этапе обмена данными с сервером могут сначала шифровать пакет, сформированный из данных, полученных от по крайней мере одного блока, содержащегося в интеллектуальном блоке, затем добавлять пакет в очередь на отправку на сервер, устанавливать связь с сервером, а затем, в случае если связь с сервером установлена, отправлять пакеты из очереди на отправку, запрашивать пакет данных от сервера и расшифровывать его, в случае если пакет данных получен, а затем добавлять его в очередь на обработку данных, позволяет безопасно обмениваться данными между сервером и системой управления потреблением ресурсов. [00027] The fact that at the stage of data exchange with the server, they can first encrypt the packet formed from the data received from at least one block contained in the smart block, then add the packet to the queue for sending to the server, establish communication with the server, and then, if the connection with the server is established, send packets from the queue for sending, request a data packet from the server and decrypt it, if the data packet is received, and then add it to the queue for data processing, allows you to safely exchange data between the server and resource management system.
8 eight
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) [00028] To, что на этапе выполнения команд могут обрабатывать пакет данных и выполнять команду, содержащуюся в обработанном пакете данных, позволяет серверу осуществлять управление каждым из компонент системы управления потреблением ресурсов. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) [00028] That at the stage of executing commands can process the data packet and execute the command contained in the processed data packet, allows the server to control each of the components of the resource consumption management system.
[00029] То, что на этапе выполнения команды могут обновлять ключи симистров/обновлять настройки/обновлять значения тегов автоматизированной системы управления технологическими процессами, позволяет серверу корректировать работу технологических процессов, а также управлять системой управления потреблением ресурсов. [00029] The ability of the commands to update the simist keys/update settings/update process control system tag values at run time allows the server to adjust the operation of the processes as well as manage the resource consumption management system.
Описание чертежей Description of drawings
[00030] На Фиг. 1А изображена система управления потреблением ресурсов. [00030] In FIG. 1A shows a resource consumption management system.
[00031] На Фиг. 1Б изображена система управления потреблением ресурсов с дополнительными элементами. [00031] In FIG. 1B shows a resource consumption management system with additional elements.
[00032] На Фиг. 2 изображено устройство управления потреблением электроэнергии, включающееся в систему управления потреблением ресурсов. [00032] In FIG. 2 shows a power consumption control device included in a resource consumption management system.
[00033] На Фиг. 3 изображена блок-схема, иллюстрирующая способ управления потреблением ресурсов. [00033] In FIG. 3 is a flowchart illustrating a resource consumption control method.
[00034] На Фиг. 4 изображена блок-схема, иллюстрирующая подэтап опроса по крайней мере одного из блоков, включающегося в систему управления потреблением ресурсов. [00034] In FIG. 4 is a flowchart illustrating a sub-step of polling at least one of the blocks included in the resource consumption control system.
[00035] На Фиг. 5 изображена блок-схема, иллюстрирующая подэтап формирования данных для отправки. [00035] In FIG. 5 is a flowchart illustrating a sub-step of generating data to be sent.
[00036] На Фиг. 6 изображена блок-схема, иллюстрирующая подэтап обмена данными с сервером сбора и обработки данных. [00036] In FIG. 6 is a block diagram illustrating a sub-step of communicating with a data collection and processing server.
[00037] На Фиг. 7 изображена блок-схема, иллюстрирующая подэтап выполнения команд. [00037] In FIG. 7 is a flowchart illustrating a sub-step of executing instructions.
Подробное описание Detailed description
[00038] В приведенном ниже подробном описании реализации изобретения приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящего изобретения. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту очевидно, каким образом можно использовать настоящее изобретение, как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях, хороню известные [00038] In the following detailed description of the invention, numerous implementation details are provided to provide a clear understanding of the present invention. However, it will be obvious to one skilled in the art how the present invention can be used, both with and without these implementation details. In other cases, I bury the famous
9 nine
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) методы, процедуры и компоненты не описаны подробно, чтобы не затруднять излишнее понимание особенностей настоящего изобретения. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) methods, procedures and components are not described in detail so as not to obscure the features of the present invention.
[00039] Кроме того, из приведенного изложения ясно, что изобретение не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящего изобретения, очевидны для квалифицированных в предметной области специалистов. [00039] In addition, from the foregoing it is clear that the invention is not limited to the above implementation. Numerous possible modifications, alterations, variations, and substitutions that retain the spirit and form of the present invention will be apparent to those skilled in the art.
[00040] На Фиг. 1А изображен схематичный вид системы управления потреблением ресурсов. Система управления потреблением ресурсов содержит устройство управления потреблением электроэнергии 100 и интеллектуальный блок, размещенные в одном корпусе. При этом интеллектуальный блок включает блок связи 200, блок управления 300 и блок индикации 400. Устройством управления потреблением электроэнергии 100 подключено к интеллектуальному блоку, а блок связи 200 подключен к блоку управления 300 и выполнен с возможностью связи с сервером. Блок управления 300, в свою очередь, подключен к блоку индикации 400. [00040] In FIG. 1A is a schematic view of a resource consumption management system. The resource management system includes the power consumption management device 100 and the intelligent unit housed in the same housing. In this case, the intelligent unit includes a communication unit 200, a control unit 300 and an indication unit 400. The power consumption control device 100 is connected to the intelligent unit, and the communication unit 200 is connected to the control unit 300 and is configured to communicate with the server. The control unit 300, in turn, is connected to the display unit 400.
[00041] Вышеописанная конфигурация системы управления потреблением ресурсов является самым общим. Остальные блоки, описанные ниже, могут быть подключены в зависимости от стоящей задачи. [00041] The above configuration of the resource consumption management system is the most general. Other blocks, described below, can be connected depending on the task at hand.
[00042] Блок управления 300 необходим для корректировки работы устройства управления потреблением электроэнергии 100, а блок индикации 300 отображает важнейшие параметры системы управления потреблением ресурсов. [00042] The control unit 300 is required to correct the operation of the energy management device 100, and the display unit 300 displays the most important parameters of the resource management system.
[00043] Блок связи 200 необходим для обмена данными о работы системы с сервером, а также для получения команд от сервера. Он может быть подключен к модему для установления связи с сервером. С помощью модема, который поддерживает стандарты связи GSM, LPWAN и WAN, передается информация по беспроводным защищенным каналам связи на сервер сбора и обработки данных. Также он обменивается данными с блоком управления 300. [00043] The communication unit 200 is necessary for exchanging data on the operation of the system with the server, as well as for receiving commands from the server. It can be connected to a modem to communicate with a server. Using a modem that supports GSM, LPWAN and WAN communication standards, information is transmitted via secure wireless communication channels to the data collection and processing server. It also communicates with the control unit 300.
[00044] При этом к блоку связи также могут быть дополнительно подключены, согласно Фиг. 1Б, интерфейсный блок 500, блок реле 600, блок симистров 700 и блок ввода аналоговых и цифровых сигналов 800. При подключении интерфейсного блока 500 к блоку связи 200 дополнительно появляется возможность подключать различные устройства, например, приборы учета 501 и автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) 502 по открытым интерфейсам, например R-485. В качестве приборов 501 учета могут подключаться электросчетчик и/или теплосчетчик и/или счетчик газа и/или счетчик холодной воды и/или счетчик горячей воды. При подключении блока реле 600 и/или блока симистров 700 появляется возможность[00044] In this case, the communication unit can also be additionally connected, according to FIG. 1B, interface block 500, relay block 600, triac block 700 and analog and digital signal input block 800. When connecting the interface block 500 to the communication block 200, it becomes additionally possible to connect various devices, for example, metering devices 501 and automated process control systems ( APCS) 502 via open interfaces, for example R-485. As metering devices 501, an electric meter and/or a heat meter and/or a gas meter and/or a cold water meter and/or a hot water meter can be connected. When connecting a relay block 600 and / or a triac block 700, it becomes possible to
10 10
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) отработки управляющих воздействий на технологические процессы. При этом блок реле 600 может подключаться к по крайней мере одному дискретному датчику 601, в качества которых могут использоваться датчики уровня и/или датчики давления и/или датчики температуры и/или датчики расхода. К блоку симистров 700 можно подключать по крайней мере один исполнительный механизм 701, в качестве которых могут использоваться компрессионное оборудование и/или насосное оборудование и/или электронагревательные приборы и/или электродвигатели. Также к блоку связи может быть подключен блока ввода аналоговых и цифровых данных 800, который позволяет собирать данные с первичных приборов учета. Для этого блок ввода аналоговых и цифровых данных 800 должен быть также подключен к по крайней мере одному аналоговому и/или цифровому датчику 801, например датчику температуры и/или датчику уровня и/или датчику расхода и/или датчику давления. Блок связи 200 может обмениваться данными с каждым из подключенных к нему блоков. Например, блок связи 200 может собираться данные с интерфейсного блока 500, блока реле 600 и блока ввода аналоговых и цифровых данных 800 для отправки показателей, подключенных к ним датчиков и/или приборов учета (501, 502, 601, 801), на сервер, а также с блоком симистров 700, для отправки команд на исполнительные механизмы 701. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) development of control actions on technological processes. In this case, the relay unit 600 can be connected to at least one discrete sensor 601, which can be level sensors and/or pressure sensors and/or temperature sensors and/or flow sensors. At least one actuator 701 can be connected to the triac unit 700, which can be compression equipment and/or pumping equipment and/or electric heaters and/or electric motors. Also, an analog and digital data input unit 800 can be connected to the communication unit, which allows you to collect data from primary metering devices. To do this, the analog and digital data input unit 800 must also be connected to at least one analog and/or digital sensor 801, such as a temperature sensor and/or a level sensor and/or a flow sensor and/or a pressure sensor. The communication unit 200 can communicate with each of the units connected to it. For example, communication unit 200 may collect data from interface unit 500, relay unit 600, and analog and digital data input unit 800 to send indicators, sensors and/or meters connected to them (501, 502, 601, 801) to a server, as well as with a block of simisters 700, for sending commands to actuators 701.
[00045] Устройство управления потреблением электроэнергии 100 сконфигурировано таким образом, что оно может размещаться в одном корпусе с интеллектуальным блоком, не внося перебоев в работу системы управления потреблением ресурсов. Под ресурсами в данном случае понимается, в первую очередь, электроэнергия, но также газ, холодная вода, горячая вода и другие ресурсы, использующиеся для реализации технологических процессов на предприятии. В качестве устройства управления потреблением электроэнергии 100 могут выступать регуляторы, оптимизаторы, стабилизаторы и/или нормализаторы переменного напряжения. Наиболее предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения является использование нормализатора переменного напряжения в качестве устройства управления потреблением электроэнергии 100. Под нормализатором переменного напряжения подразумевается электротехническое устройство, основанное на принципе автотрансформаторного регулирования, основной функцией которого является обеспечение процесса нормализации параметров электрической мощности на стороне потребителя. А под процессом нормализации подразумевается процесс электромагнитного воздействия на фазные потоки электрической мощности, поступающей из питающей сети, в результате которого электропотребитель обеспечивается электрической мощностью с заданными параметрами. Нормализаторы не[00045] The power management device 100 is configured so that it can be housed in the same housing as the smart box without interfering with the resource management system. Resources in this case means, first of all, electricity, but also gas, cold water, hot water and other resources used to implement technological processes at the enterprise. The power consumption control device 100 may be AC voltage regulators, optimizers, stabilizers and/or normalizers. The most preferred embodiment of the present invention is the use of an AC voltage normalizer as a power consumption control device 100. An AC voltage normalizer is an electrical device based on the principle of autotransformer regulation, the main function of which is to ensure the normalization process of electrical power parameters on the consumer side. And the process of normalization means the process of electromagnetic influence on the phase flows of electric power coming from the supply network, as a result of which the electric consumer is provided with electric power with specified parameters. Normalizers are not
11 eleven
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) устанавливают заданное значение электрического тока/напряжения, а корректируют его таким образом, что он находится в диапазоне, разрешенном по ГОСТ-у. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) set the set value of the electric current/voltage, and correct it in such a way that it is in the range allowed by GOST.
[00046] Непрямым аналогом к нормализатору переменного напряжения является стабилизатор переменного напряжения, однако они имеют ряд принципиальных отличий. Во-первых, мощность силовых электромагнитных преобразователей стабилизаторы составляет 100% от номинальной мощности подключаемой нагрузки, в то время как у нормализатора она составляет не более 10%. Исходя из этого, габаритно-массовые параметры нормализатора в 5-10 раз меньше, чем у его непрямого аналога. Во-вторых, КПД стабилизатора не превышает 96%, а у нормализатора - не менее 99,7%. В-третьих, нормализатор по внутренней схемотехнике является эффективным пассивный «Г »- образным фильтром высших гармоник, генерируемых в нагрузке и привнесенных из питающей электрической сети. Стабилизаторы же, в свою очередь, на силовой полупроводниковой основе являются источником высших гармоник. В-четвертых, нормализатор имеет линейную вольтамперную характеристику на всем мощностном диапазоне, тогда как стабилизаторы автотрансформаторного типа обладают вольтамперной характеристикой с явным участком нелинейности. Главным отличием нормализатора от стабилизатора автотрансформаторного типа является отсутствие силовых коммутаций в процессе регулирования выходных параметров нормализатора. Это позволяет исключить климатические элементы в процессе регулирования параметров нормализатора, что приводит к увеличению его ресурсных характеристик, а также надежности. Также большим преимуществом нормализатора является то, что его электромагнитная индифферентность обеспечивает полную электромагнитную совместимость с любыми типами электронных компонентов, то есть дает возможность их размещения в единой оболочке с нормализатором без появления отрицательных факторов воздействия на функционирование последних. [00046] An indirect analogue to the AC voltage normalizer is the AC voltage stabilizer, however, they have a number of fundamental differences. Firstly, the power of power electromagnetic converters stabilizers is 100% of the rated power of the connected load, while in the normalizer it is no more than 10%. Based on this, the overall and mass parameters of the normalizer are 5-10 times smaller than those of its indirect counterpart. Secondly, the efficiency of the stabilizer does not exceed 96%, while that of the normalizer is at least 99.7%. Thirdly, the internal circuitry normalizer is an effective passive "L" - shaped filter of higher harmonics generated in the load and brought from the power supply network. Stabilizers, in turn, on a power semiconductor basis are a source of higher harmonics. Fourthly, the normalizer has a linear current-voltage characteristic over the entire power range, while autotransformer-type stabilizers have a current-voltage characteristic with a clear non-linearity section. The main difference between a normalizer and an autotransformer type stabilizer is the absence of power switching in the process of regulating the output parameters of the normalizer. This makes it possible to exclude climatic elements in the process of regulating the parameters of the normalizer, which leads to an increase in its resource characteristics, as well as reliability. Also, a great advantage of the normalizer is that its electromagnetic indifference ensures full electromagnetic compatibility with any type of electronic components, that is, it makes it possible to place them in a single shell with the normalizer without the appearance of negative factors affecting the functioning of the latter.
[00047] Устройство управления потреблением электроэнергии 100 может быть устроено любым образом. Например, с использованием входных и выходных клемм, трансформатора с первичной и вторичной обмотками. Последняя из обмоток может быть подключена одним из выводов к первой входной клемме, а другим - к первой выходной клемме. Также может содержать четыре коммутатора, соединенных по мостовой схеме, в первую диагональ которой подключена первичная обмотка трансформатора, а один из выводов второй диагонали подключен ко второй входной клемме, которая также подключена ко второй выходной клемме. Однако, наиболее предпочтительным вариантом, дополнительно влияющим на технический результат, является устройство управления потреблением электроэнергии 100, показанное на Фиг.2. [00047] The power consumption control device 100 may be arranged in any manner. For example, using input and output terminals, a transformer with primary and secondary windings. The last of the windings can be connected with one of the leads to the first input terminal, and the other to the first output terminal. It can also contain four switches connected in a bridge circuit, in the first diagonal of which the primary winding of the transformer is connected, and one of the conclusions of the second diagonal is connected to the second input terminal, which is also connected to the second output terminal. However, the most preferred option, which further affects the technical result, is the power consumption control device 100 shown in Fig.2.
12 12
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) [00048] На Фиг. 2 изображен схематичный вид устройства управления потреблением электроэнергии 100. Устройство управления потреблением электроэнергии 100 содержит по крайней мере один источник питания переменного напряжения 101, по крайней мере одну выходную нагрузку 102 и силовую цепь 103, содержащую трансформатор 104 с первичной 106 и вторичной 105 обмотками, причем вторичная обмотка 105 соединена последовательно с источником питания 101 и выходной нагрузкой 102, а первичная обмотка 106 соединена с источником питания 101 таким образом, что первичная обмотка 106 и вторичная обмотка 105 имеют противоположные полярности. В качестве выходной нагрузки 102 к устройству управления потреблением электроэнергии 100 подключается оборудование предприятия для управления технологическими процессами, т.е. исполнительные механизмы 701, а именно компрессионное оборудование и/или насосное оборудование и/или электронагревательные приборы и/или электродвигатели. Такая конфигурация устройства управления потреблением электроэнергии 100 обеспечивает исключение сбоев работы любого оборудования и производственного брака, связанного с бросками напряжения в сети, увеличение срока службы оборудования, существенную экономию потребляемой электроэнергии, высокий срок окупаемости, а также компактность системы за счет возможности размещения устройства управления потреблением электроэнергии 100 в одном корпусе с интеллектуальным блоком. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) [00048] In FIG. 2 shows a schematic view of the power consumption control device 100. The power consumption control device 100 includes at least one AC power supply 101, at least one output load 102 and a power circuit 103 containing a transformer 104 with primary 106 and secondary 105 windings, and secondary winding 105 is connected in series with power supply 101 and output load 102, and primary winding 106 is connected with power supply 101 such that primary winding 106 and secondary winding 105 have opposite polarities. As an output load 102, the plant's process control equipment, i. actuators 701, namely compression equipment and/or pumping equipment and/or electric heaters and/or electric motors. This configuration of the power consumption control device 100 ensures the elimination of failures in the operation of any equipment and manufacturing defects associated with surges in the network, an increase in the service life of the equipment, significant savings in electricity consumption, a high payback period, as well as a compact system due to the possibility of accommodating the power consumption control device. 100 in one housing with an intelligent unit.
[00049] Система управления потреблением ресурсов работает следующим образом, согласно способу управления потреблением ресурсов, как показано на Фиг. 3. Устройство управления потреблением электроэнергии 100 нормализует переменное напряжение, поступающее на все элементы оборудования. В это время блок связи 200 опрашивает по крайней мере один из блоков, подключенных к нему, а затем формирует данные для отправки на сервер. После этого блок связи 200 и сервер обмениваются пакетами данных. Далее выполняются команды, отправленные сервером на блок связи 200. Таким образом, устройство управления потреблением электроэнергии 100 управляет потреблением электроэнергии, а в составе с интеллектуальным блоком осуществляет также управление и другими ресурсами, например, газом, холодной водой, горячей водой и т.д. [00049] The resource consumption management system operates as follows, according to the resource consumption management method as shown in FIG. 3. The power consumption control device 100 normalizes the AC voltage supplied to all items of equipment. At this time, the communication unit 200 polls at least one of the units connected to it, and then generates data to send to the server. Thereafter, the communication unit 200 and the server exchange data packets. Next, the commands sent by the server to the communication unit 200 are executed. Thus, the power consumption management device 100 manages the consumption of electricity, and, together with the intelligent unit, also manages other resources, such as gas, cold water, hot water, etc.
[00050] Этап опроса блоков может осуществляться следующим образом. На этапе опроса блоков блок связи 200 может опрашивать блок управления 300, интерфейсный блок 500, блок реле 600, блок симистров 700 и/или блок ввода аналоговых и цифровых сигналов 800. А опрос интерфейсного блока 500, в свою очередь подразумевает опрос по крайней мере одного прибора учета 501 и/или АСУ ТП 502. Сам этап опроса, согласно Фиг. 4, начинается с этапа попытки установления связи с блоком. В случае, если соединение не установилось, блок связи 200 повторно пытается установить соединение, а[00050] The block polling step may be performed as follows. At the block interrogation stage, the communication unit 200 may interrogate the control unit 300, the interface unit 500, the relay unit 600, the triac unit 700, and/or the analog and digital signal input unit 800. And the interrogation of the interface unit 500, in turn, implies the interrogation of at least one metering device 501 and/or process control system 502. The polling stage itself, according to FIG. 4 begins with the step of attempting to establish communication with the block. In case the connection is not established, the communication unit 200 tries again to establish a connection, and
13 13
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) в случае, если соединение установилось успешно, блок связи 200 получает данные от блока и присваивает им метку времени, соответствующую времени, когда блок связи 200 получил эти данные от блока. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) if the connection is successful, the communication unit 200 receives the data from the unit and assigns it a timestamp corresponding to the time the communication unit 200 received the data from the unit.
[00051] Этап формирования пакета данных для отправки на сервер может осуществляться следующим образом. На этапе формирования пакета данных для отправки на сервер, согласно Фиг. 5, при помощи блока связи 200 сначала создают пакет для отправки данных, затем добавляют туда данные от блока управления 300 и/или интерфейсного блока 500 и/или блока реле 600 и/или блока симистров 700 и/или блока ввода аналоговых и цифровых сигналов 800. [00051] The step of generating a data packet to be sent to the server may be carried out as follows. At the stage of generating a data packet to be sent to the server, according to FIG. 5, using the communication unit 200, first a packet is created to send data, then data is added there from the control unit 300 and/or interface unit 500 and/or relay unit 600 and/or triac unit 700 and/or analog and digital signal input unit 800 .
[00052] На этапе обмена данными между блоком связи 200 и сервером сбора и обработки данных, согласно Фиг. 6, сначала производится шифрование сформированного пакета данных. После этого пакет добавляют в очередь на отправку. Далее блок связи 200 устанавливает связь с сервером. В случае, если связь не была установлена, блок связи 200 повторно пытается установить связь с сервером. В случае, если связь с сервером успешно установлена, производится отправка пакетов данных из очереди на отправку. При этом, если отправка пакета из очереди на отправку не удалась, блок связи 200 повторно пытается отправить пакет данных. Когда все пакеты из очереди на отправку отправлены, блок связи 200 запрашивает пакет данных от сервера. В случае, если пакет не был получен, блок связи 200 повторно запрашивает пакет от сервера. А в случае, если пакет данных от сервера получен, производят расшифровку пакета данных, а затем добавляют пакет в очередь на обработку данных. Данный вариант осуществления обмена данными с сервером является наиболее предпочтительным. При этом, в нем могут быть пропущены этапы шифрования и расшифровки пакетов данных, однако, с ними обмен данными между сервером и блоком связи 200 осуществляется более безопасно. Так же может быть пропущен этап, на котором формируется очередь на отправку. Пакеты могут отправляться на сервер сразу после формирования, однако это будет более ресурсоемким, т.к. блоку связи 200 будет необходимо постоянно поддерживать связь сервером. [00052] At the stage of data exchange between the communication unit 200 and the data collection and processing server, according to FIG. 6, the generated data packet is first encrypted. After that, the package is added to the queue for sending. Next, the communication unit 200 establishes communication with the server. In case the connection has not been established, the communication unit 200 re-attempts to establish a connection with the server. If the connection with the server is successfully established, data packets are sent from the queue for sending. Meanwhile, if sending a packet from the send queue fails, the communication unit 200 tries to send the data packet again. When all packets in the send queue have been sent, the communication unit 200 requests a data packet from the server. In case the packet has not been received, the communication unit 200 re-requests the packet from the server. And if a data packet is received from the server, the data packet is decrypted, and then the packet is added to the queue for data processing. This embodiment of data exchange with the server is the most preferred. At the same time, it may skip the steps of encrypting and decrypting data packets, however, with them, the data exchange between the server and the communication unit 200 is more secure. The stage at which the queue for sending is formed can also be skipped. Packets can be sent to the server immediately after formation, however, this will be more resource intensive, because. the communication unit 200 will need to constantly communicate with the server.
[00053] Этап выполнения команд осуществляется следующим образом, согласно Фиг. 7. Непрерывно осуществляют обработку пакетов данных, полученных от сервера. При этом, если в ходе обработки пакета была получена команда на обновление ключей симистров, обновляют ключи симистров. Если была получена команда на обновление настроек, обновляют настройки. Если была получена команда на обновление значений тегов АСУ ТП, то обновляют значения тегов. После выполнения всех команд обработка пакета данных завершается. [00053] The step of executing commands is as follows, as shown in FIG. 7. Continuously process data packets received from the server. At the same time, if during the processing of the package a command was received to update the keys of the simisters, the keys of the simisters are updated. If a command to update the settings has been received, update the settings. If a command was received to update the values of the APCS tags, then the tag values are updated. After the execution of all commands, the processing of the data packet is completed.
14 fourteen
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) [00054] В настоящих материалах заявки представлено предпочтительное раскрытие осуществления заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки запрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) [00054] The present application materials provide a preferred disclosure of the implementation of the claimed technical solution, which should not be used as limiting other, private embodiments of its implementation that do not go beyond the requested scope of legal protection and are obvious to specialists in the relevant field of technology.
15 fifteen
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)

Claims

Формула изобретения Claim
1. Система управления потреблением ресурсов, содержащая устройство управления потреблением электроэнергии и интеллектуальный блок, включающий блок управления, блок индикации и блок связи, выполненный с возможностью связи с сервером, причем блок индикации подключен к блоку управления, а блок управления подключен к блоку связи, причем интеллектуальный блок и устройство управления потреблением электроэнергии размещены в одном корпусе. 1. A resource consumption management system containing an electricity consumption management device and an intelligent unit, including a control unit, an indication unit and a communication unit configured to communicate with a server, the indication unit being connected to the control unit, and the control unit being connected to the communication unit, moreover the intelligent unit and the energy management device are housed in the same housing.
2. Система управления потреблением ресурсов по п. 1, отличающаяся тем, что устройство управления потреблением электроэнергии содержит по крайней мере один источник питания, по крайней мере одну выходную нагрузку и силовую цепь, содержащую трансформатор с первичной и вторичной обмотками, причем вторичная обмотка соединена последовательно с источником питания и выходной нагрузкой, а первичная обмотка соединена с источником питания таким образом, что первичная обмотка и вторичная обмотка имеют противоположные полярности. 2. The resource consumption management system according to claim 1, characterized in that the electricity consumption management device comprises at least one power source, at least one output load and a power circuit containing a transformer with primary and secondary windings, and the secondary winding is connected in series with the power supply and the output load, and the primary winding is connected to the power supply in such a way that the primary winding and the secondary winding have opposite polarities.
3. Система управления потреблением ресурсов по п. 1, отличающаяся тем, что интеллектуальный блок включает интерфейсный блок, подключенный к блоку связи. 3. The resource consumption management system according to claim 1, characterized in that the intelligent unit includes an interface unit connected to the communication unit.
4. Система управления потреблением ресурсов по п. 1, отличающаяся тем, что интеллектуальный блок включает блок реле, подключенный к блоку связи. 4. The resource consumption management system according to claim 1, characterized in that the intelligent unit includes a relay unit connected to the communication unit.
5. Система управления потреблением ресурсов, отличающаяся тем по п. 1, что интеллектуальный блок включает блок симисторов, подключенный к блоку связи. 5. Resource consumption management system, characterized in that according to claim 1, that the intelligent unit includes a triac unit connected to the communication unit.
6. Система управления потреблением ресурсов по п. 1, отличающаяся тем, что интеллектуальный блок включает блок ввода аналоговых и цифровых сигналов, подключенных к блоку связи. 6. The resource consumption management system according to claim 1, characterized in that the intelligent unit includes an input unit for analog and digital signals connected to the communication unit.
7. Система управления потреблением ресурсов по п. 3, отличающаяся тем, что интерфейсный блок подключен к, по крайней мере, одному прибору учета. 7. The resource consumption management system according to claim 3, characterized in that the interface unit is connected to at least one metering device.
8. Система управления потреблением ресурсов, отличающаяся тем по п. 7, что в качестве приборов учета используется теплосчетчик и/или электросчетчик и/или счетчик газа и/или счетчик холодной воды и/или счетчик горячей воды. 8. A resource consumption management system, characterized in that according to claim 7, that a heat meter and / or an electric meter and / or a gas meter and / or a cold water meter and / or a hot water meter are used as metering devices.
9. Система управления потреблением ресурсов, по п. 3, отличающаяся тем, что интерфейсный блок подключен к автоматизированной системе управления технологическими процессами. 9. The resource consumption management system according to claim 3, characterized in that the interface unit is connected to an automated process control system.
10. Система управления потреблением ресурсов по п. 4, отличающаяся тем, что блок реле подключен к, по крайней мере, одному дискретному датчику. 10. The resource consumption management system according to claim 4, characterized in that the relay unit is connected to at least one discrete sensor.
16 16
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
11. Система управления потреблением ресурсов по п. 10, отличающаяся тем, что в качестве дискретного датчика используется датчик уровня и/или датчик давления и/или датчик температуры и/или датчик расхода. 11. The resource consumption management system according to claim 10, characterized in that a level sensor and/or a pressure sensor and/or a temperature sensor and/or a flow sensor are used as a discrete sensor.
12. Система управления потреблением ресурсов по п. 5, отличающаяся тем, что блок симисторов подключен к, по крайней мере, одному исполнительному механизму. 12. The resource consumption management system according to claim 5, characterized in that the triac unit is connected to at least one actuator.
13. Система управления потреблением ресурсов по п. 12, отличающаяся тем, что в качестве исполнительного механизма используется компрессионное оборудование и/или насосное оборудование и/или электронагревательные приборы и/или электродвигатели.13. The resource consumption management system according to claim 12, characterized in that compression equipment and / or pumping equipment and / or electric heaters and / or electric motors are used as an actuator.
14. Система управления потреблением ресурсов по п. 6, отличающаяся тем, что блок ввода аналоговых и цифровых сигналов подключен к, по крайней мере, одному аналоговому и/или цифровому датчику. 14. The resource consumption management system according to claim 6, characterized in that the analog and digital signal input unit is connected to at least one analog and/or digital sensor.
15. Система управления потреблением ресурсов по п. 14, отличающаяся тем, что в качестве аналогового датчика используется датчик температуры и/или датчик уровня и/или датчик расхода и/или датчик давления. 15. The resource consumption management system according to claim 14, characterized in that a temperature sensor and/or a level sensor and/or a flow sensor and/or a pressure sensor are used as an analog sensor.
16. Способ управления потреблением ресурсов, по которому: 16. A method for managing resource consumption, according to which:
• нормализуют переменное напряжение при помощи устройства управления потреблением электроэнергии; • normalize the alternating voltage with the help of the power consumption control device;
• опрашивают по крайней мере один блок, содержащийся в интеллектуальном блоке; • polling at least one block contained in the smart block;
• формируют пакет данных, полученных от по крайней мере одного блока, содержащегося в интеллектуальном блоке, для отправки на сервер; • generating a packet of data received from at least one block contained in the smart block to be sent to the server;
• обмениваются данными с сервером при помощи блока связи; • exchange data with the server using the communication unit;
• выполняют команды при помощи блока связи. • execute commands with the help of the communication unit.
17. Способ управления потреблением ресурсов по п. 16, отличающийся тем, что на этапе опроса последовательно: 17. The resource consumption management method according to claim 16, characterized in that at the polling stage, in sequence:
• инициируют соединение с блоком; • initiate a connection to the block;
• в случае, если соединение установлено, получают данные от блока; • if the connection is established, receive data from the block;
• присваивают метку времени, соответствующую времени, когда были получены данные от блока, к полученным данным. • assigning a timestamp corresponding to the time when data was received from the block to the received data.
18. Способ управления потреблением ресурсов по п. 16 и п. 17, отличающийся тем, что на этапе опроса при помощи интерфейсного блока опрашивают по крайней мере один из приборов учета и/или автоматизированную систему управления технологическими процессами. 18. The resource consumption management method according to claim 16 and claim 17, characterized in that at the polling stage, at least one of the metering devices and / or an automated process control system is polled using the interface unit.
19. Способ управления потреблением ресурсов по п. 16, отличающийся тем, что на этапе формирования данных создают пакет для отправки данных и добавляют в пакет19. A method for managing resource consumption according to claim 16, characterized in that at the data generation stage, a package is created for sending data and added to the package
17 17
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) данные, полученные от по крайней мере одного блока, содержащегося в интеллектуальном блоке. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) data received from at least one block contained in a smart block.
20. Способ управления потреблением ресурсов по п. 16 и п. 19, отличающийся тем, что на этапе обмена данными с сервером при помощи блока связи: 20. The resource consumption management method according to claim 16 and claim 19, characterized in that at the stage of data exchange with the server using the communication unit:
• шифруют пакет, сформированный из данных, полученных от, по крайней мере, одного блока, содержащегося в интеллектуальном блоке; • encrypting a packet formed from data received from at least one block contained in the smart block;
• добавляют пакет в очередь на отправку на сервер; • add a packet to the queue for sending to the server;
• устанавливают связь с сервером при помощи модема, подключенного к блоку связи; • establish communication with the server using a modem connected to the communication unit;
• в случае, если связь с сервером установлена, отправляют пакеты из очереди на отправку; • if the connection with the server is established, packets are sent from the queue for sending;
• запрашивают пакет данных от сервера при помощи блока связи; • requesting a data packet from the server using the communication unit;
• в случае, если пакет данных получен, расшифровывают пакет данных; • if the data packet is received, decrypt the data packet;
• добавляют данные в очередь на обработку данных. • add data to the data processing queue.
21. Способ управления потреблением ресурсов по п. 16, п. 19 и п. 20, отличающийся тем, что на этапе, на котором выполняют команды при помощи сервера: 21. The resource consumption management method according to claim 16, claim 19 and claim 20, characterized in that at the stage at which commands are executed using the server:
• обрабатывают пакет данных, полученный от сервера, при помощи блока связи; • processing the data packet received from the server using the communication unit;
• выполняют команду, содержащуюся в обработанном пакете данных. • execute the command contained in the processed data packet.
22. Способ управления потреблением ресурсов по п. 16 и пп. 19-21, отличающийся тем, что на этапе выполнения команды обновляют ключи симисторов. 22. The method of managing resource consumption according to paragraph 16 and paragraphs. 19-21, characterized in that at the stage of command execution, the keys of the triacs are updated.
23. Способ управления потреблением ресурсов по п. 16 и пп. 19-21, отличающийся тем, что на этапе выполнения команды обновляют настройки. 23. The method of managing the consumption of resources according to paragraph 16 and paragraphs. 19-21, characterized in that at the execution stage, the commands update the settings.
24. Способ управления потреблением ресурсов по п. 16 и пп. 19-21, отличающийся тем, что на этапе выполнения команды обновляют значения тегов автоматизированной системы управления технологическими процессами. 24. The method of managing resource consumption according to paragraph 16 and paragraphs. 19-21, characterized in that, at the execution stage, the commands update the values of the tags of the automated process control system.
18 eighteen
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
PCT/RU2021/000517 2021-07-01 2021-11-22 System and method for controlling resource consumption WO2023277726A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021119294A RU2021119294A (en) 2021-07-01 SYSTEM AND METHOD OF RESOURCE CONSUMPTION MANAGEMENT
RU2021119294 2021-07-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023277726A1 true WO2023277726A1 (en) 2023-01-05

Family

ID=84690531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2021/000517 WO2023277726A1 (en) 2021-07-01 2021-11-22 System and method for controlling resource consumption

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023277726A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA201000745A1 (en) * 2007-11-12 2010-10-29 Эон Консалтинг (Проприетари) Лимитед METHOD OF MANAGEMENT OF ELECTRICITY CONSUMPTION FROM THE CONSUMER, THE ASSOCIATED DEVICE AND SYSTEM
WO2014027198A1 (en) * 2012-08-15 2014-02-20 The University Of Warwick Monitoring power consumption and/or energy usage
RU2725023C1 (en) * 2019-12-30 2020-06-29 Ла Куэста Барросо Ольга Михайловна Де Method of monitoring and controlling consumption of electric energy by consumers in a home and a complex for its implementation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA201000745A1 (en) * 2007-11-12 2010-10-29 Эон Консалтинг (Проприетари) Лимитед METHOD OF MANAGEMENT OF ELECTRICITY CONSUMPTION FROM THE CONSUMER, THE ASSOCIATED DEVICE AND SYSTEM
WO2014027198A1 (en) * 2012-08-15 2014-02-20 The University Of Warwick Monitoring power consumption and/or energy usage
RU2725023C1 (en) * 2019-12-30 2020-06-29 Ла Куэста Барросо Ольга Михайловна Де Method of monitoring and controlling consumption of electric energy by consumers in a home and a complex for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9124132B2 (en) Automated demand response gateway
KR102248727B1 (en) Multi-protocol iot gateway for energy management
KR101812777B1 (en) System for monitoring district heating customer facility based on internet of things and improving efficiency
KR101872557B1 (en) Energy consumption management
US20120166115A1 (en) Platform, system and method for energy profiling
Rajasekhar et al. A survey of computational intelligence techniques for air-conditioners energy management
Zhou et al. Online stochastic optimization of networked distributed energy resources
CN108881470B (en) Data remote transmission monitoring system and implementation method thereof
CN109116812A (en) Intelligent power distribution cabinet, energy conserving system and method based on SparkStreaming
JP2017535239A (en) How to optimize reactive power consumption
Starke et al. Real-time MPC for residential building water heater systems to support the electric grid
Molina-Garcia et al. Development and assessment of a wireless sensor and actuator network for heating and cooling loads
CN108731222B (en) Control method and device for air conditioner of machine room
WO2023277726A1 (en) System and method for controlling resource consumption
CN111047279A (en) Energy efficiency management cloud platform network information system based on energy efficiency information gateway
JP2015171269A (en) Automated demand response execution device using rules and execution system
JP6753593B2 (en) Energy management system, guide server and energy management method
CN107111289B (en) Secure transfer of sensitive measurement data in an automation network
KR102291325B1 (en) Automated demand response system based on open automated demand response standard
Zacharaki et al. Demand response with residential and commercial loads for phase balancing in secondary distribution networks
CN111880419A (en) Control method and system of household appliance, household appliance and computing device
WO2020009621A1 (en) Global control system for consumption of energy resources on the basis of iot technology
TW201638862A (en) Customer energy control method based on an automatic demand response protocol
US20190115024A1 (en) Systems and methods for voice control of bms devices
JP2020054053A (en) Information processing device and information processing method

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21948595

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21948595

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1